JPH11294201A - 内燃機関の吸入空気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒状ボア部と取付用フランジ部とよりなる
殻と、この殻の円筒状ボア部に設けられた軸受け用ボス
に軸支され、吸気量を制御するバタフライ弁とで構成さ
れた内燃機関の吸入空気制御装置であって、殻が樹脂材
料より構成されているにも拘らず、円筒状ボア部の真円
度が１００μｍ以下の寸法精度の殻を提供すること。 【解決手段】 円筒状ボア部と取付用フランジ部とより
なる殻と、この殻の円筒状ボア部に設けられた軸受け用
ボスに軸支され、吸気量を制御するバタフライ弁とで構
成された内燃機関の吸入空気制御装置であって、殻の円
筒状ボア部の外周面であって軸受け用ボスが設けられた
幅部分に、肉厚とされた鉢巻き状部分が形成されてなる
ことを特徴とする。 【効果】 上記課題が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸入空
気制御装置に関する。さらに詳しくは、内燃機関の吸気
流のための誘導通路を形成する、樹脂材料によって構成
されかつ真円度が改良された円筒状ボア部とフランジ部
とよりなる殻と、吸気量を制御するバタフライ弁とで構
成された内燃機関の吸入空気制御装置に関するものであ
る。なお、本発明において「真円度」とは真円に対する
差をいい、外接円と内接円の半径差をもって真円度と
し、ＪＩＳ Ｂ０６２１の最小自乗中心法に準拠して測
定した値をいう。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の吸入空気制御装置は、
その殻（ハウジング）のほとんどが、アルミニウム、亜
鉛などの金属材料で、ダイカスト成形法によって製造し
た後に、円筒状ボア部内周面を機械加工によって真円に
仕上げ、バタフライ弁と組合せて製品の内燃機関の吸入
空気制御装置にされている。このため、殻自体の製作工
程が煩雑であると共に、この殻を製作する際には相当の
熟練度を必要としていた。さらに、吸入空気制御装置の
前後に配置されている部品のうち、エアーインテークチ
ューブやインテークマニホールドなどは、軽量化を目的
として既に樹脂材料で製造（樹脂化）されているので、
吸入空気制御装置の殻自体も軽量化のために同様に樹脂
化が要望されている。

【０００３】しかしながら、この内燃機関の吸入空気制
御装置の殻（ハウジング）を樹脂化する場合、金属の機
械加工並の寸法精度を達成することは難しい。特に、こ
の殻の場合は、円筒状ボア部の長さ方向に直角の方向の
切断面が実質上円形を呈しており、円筒状ボア部とバタ
フライ弁とのクリアランスは、バタフライ弁全閉時の空
気漏れ性能に影響するため、円筒状ボア部内面の真円度
は１００μｍ以下の極めて小さい値が要求されている。
通常の円筒状殻の場合、口径が大きくなるに従って真円
度はバラツク傾向にあり、吸入空気制御装置のような口
径数十mm〜百数十mmの場合には、円筒状ボア部内面の真
円度１００μｍ以下を樹脂製品で達成することは極めて
困難である。

【０００４】従来、高い寸法精度が要求される円筒状ボ
ア部を樹脂化した例として、繊維強化ポリアミド樹脂で
の実例はあるが、この場合は、バタフライ弁のシャフト
を支える軸受け用ボスを含む円筒状ボア部の口径を、他
の部分の口径よりも小さく絞り込むことにより真円度の
向上を図ったものである。

【０００５】従来の吸入空気制御装置の殻（ハウジン
グ）は、図９に斜視図として示した通り、円筒状ボア部
９１と、この一方の端部に、円筒状ボア部９１の長さ方
向に対して直角に外側に鍔状に延在する取付けフランジ
９２が設けられ、固定ボルト挿入穴９３、円筒状ボア部
の外周面であって長さ方向の適所に外側に延在する軸受
け用ボス９４、ストッパー（閉）９５、ストッパー
（開）９６、スプリング取付座９７が設けられた構造の
ものである。取付けフランジ９２は、吸入空気制御装置
を所望の位置にボルトによって固定するためのものであ
り、ストッパー（閉）９５、ストッパー（開）９６は、
円筒状ボア部９１内に配置されたバタフライ弁（図示せ
ず）の弁開閉時の停止位置を決めるものであり、スプリ
ング取付座９７は、バタフライ弁を不作動位置へ押圧す
るスプリングを取付けるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、この殻
（ハウジング）を樹脂化する際に、円筒状ボア部の口径
を小さく絞り込むことなく、円筒状ボア部の真円度の向
上を図った製品とすべく種々検討した。その結果、ま
ず、射出成形法によって得られる樹脂製殻（成形品）
は、射出圧力、樹脂温度のアンバランスなどによって、
成形品に密度の部分差、分子配向・繊維配向の部分差、
収縮率の微差などが生じ、これらが樹脂製殻の変形の原
因となることが分った。

【０００７】また、吸入空気制御装置の殻（ハウジン
グ）には、図９に示したように、円筒状ボア部９１の壁
面に軸受け用ボス９４、ストッパー（閉）９５、ストッ
パー（開）９６、スプリング取付座９７などの付属品が
設けられているので、射出成形法によって製造する際
に、密度の部分差、収縮率の微差などが生じ、これらの
微差が円筒状ボア部を変形させ、真円度を低下させるこ
とが分った。

【０００８】さらに、吸入空気制御装置の殻（ハウジン
グ）には軸受け用ボス９４のみを取付け、残りの付属品
を総て取付けフランジ９２側に取り付け、円筒状ボア部
の変形を解消することを試みた。このような構造の殻を
射出成形法で製造し評価した結果、変形は少なくなった
ものの円筒状ボア部の真円度は、目標とする１００μｍ
以下にすることはできなかった。

【０００９】かかる状況にあって、吸気流のための誘導
通路を形成する円筒状ボア部とフランジ部とよりなる殻
と、この殻の円筒状ボア部に設けられた軸受け用ボスに
軸支されて配置され、吸気量を制御するバタフライ弁と
で構成された内燃機関の吸入空気制御装置であって、殻
が樹脂材料によって構成されているにも拘らず、円筒状
ボア部の変形が小さく、真円度が１００μｍ以下のもの
を提供すべく鋭意検討の結果、本発明を完成するに至っ
たものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、吸気流のための誘導通路を形成する円
筒状ボア部とフランジ部とよりなる殻と、この殻の円筒
状ボア部内部に設けられた軸受け用ボスに軸支され、吸
気量を制御するバタフライ弁とで構成された内燃機関の
吸入空気制御装置において、前記殻を樹脂材料によって
構成し、この殻の円筒状ボア部の外周面であって軸受け
用ボスが設けらた幅部分に、肉厚とされた鉢巻き状部分
が形成されてなることを特徴とする、内燃機関の吸入空
気制御装置を提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置は、吸気流の
ための誘導通路を形成する円筒状ボア部とフランジ部と
よりなる殻（ハウジング）と、この殻の円筒状ボア部に
設けられた軸受け用ボスに軸支され、吸気量を制御する
バタフライ弁とで構成される。軸受け用ボスは、円筒状
ボア部の中空部を挟んで対向した壁面に、長さ方向に対
して直角に外側に延在させて設けられる。バタフライ弁
には、その最大径に外側に延在させて回転軸が形成さ
れ、この回転軸は円筒状ボア部に設けられた軸受け用ボ
スに回転自在に嵌合される。

【００１２】本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置
は、円筒状ボア部とフランジ部とよりなる殻（ハウジン
グ）の外周面であって、軸受け用ボスが設けらた幅部分
に、肉厚とされた鉢巻き状部分を形成する。軸受け用ボ
スが設けらた幅部分とは、殻の外周面であって軸受け用
ボスが設けられた直径に対応する幅を意味し、取付けフ
ランジから軸受け用ボスの下側の位置と、取付けフラン
ジから軸受け用ボスの上側までの位置とで挟まれた間
（幅）をいう（後記の図１の符号１５、１５によって挟
まれた部分）。軸受け用ボスが設けらた幅部分は、厳密
に上記範囲を意味するものではなく、若干の位置のずれ
は許されるものである。この肉厚とされた鉢巻き状部分
は、射出成形法によって製造した殻の円筒状ボア部が、
変形応力によって変形するのを小さくし、円筒状ボア部
の真円度を目標とする１００μｍ以下とするように機能
する。

【００１３】肉厚とされた鉢巻き状部分は、本発明者ら
の実験により、(1)円筒状ボア部の通常の肉厚（Ｔ）の
以下の幅（ｗ）の補強リブを一本以上形成する、(2)円
筒状ボア部の通常の肉厚（Ｔ）の１．１〜５．０倍の肉
厚（ｔ）とする、(3)円筒状ボア部の通常の肉厚（Ｔ）
の１．１〜５．０倍の肉厚（ｔ）とし、かつ、円筒状ボ
ア部の通常の肉厚（Ｔ）の以下の幅（ｗ）の補強リブを
一本以上形成する、などのいずれによっても同等の効果
が達成されることが確認された。

【００１４】上記(1)の場合、鉢巻き状部分の補強リブ
の幅（ｗ）を円筒状ボア部の通常の肉厚（Ｔ）を超える
大きさとすると、大きくした補強リブの部分に熱が密集
し、成形収縮（ヒケ）やボイド発生の原因になり、好ま
しくない。補強リブは、その延在する方向に対し直角に
切断した断面が、半円状、コ字状、山形状のものが好ま
しい。上記(2)の場合、鉢巻き状部分の肉厚（ｔ）が円
筒状ボア部の通常の肉厚（Ｔ）の１．１未満であると、
強度が不足し円筒状ボア部が変形応力による変形を小さ
くするという目的が達成されず、５．０倍を超えるとこ
の肉厚とした部分に熱が密集し、成形収縮（ヒケ）やボ
イド発生の原因になり、いずれも好ましくない。

【００１５】本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置
の殻（ハウジング）は、樹脂材料によって構成される。
殻の製造は樹脂材料を原料とし、射出成形法によるのが
好ましい。使用できる樹脂材料は、射出成形が可能であ
り、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性などに優れたものが好
ましい。具体的には、ポリフェニレンオキサイド、ポリ
フェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルペンテ
ン、ポリアミド類、ポリエーテルスルホン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、
ポリアミドイミドなどが挙げられる。これら樹脂材料に
は、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、無機フィラーなど
を配合して強化するのが好適である。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいてさらに詳細に
説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の
記載例に限定されるものではない。

【００１７】［実施例１］図１ないし図３は、本発明に
係る内燃機関の吸入空気制御装置用の殻の一例を示すも
のであり、図１は、本発明に係る内燃機関の吸入空気制
御装置の一例の正面図であり、図２は、図１に示した装
置の円筒状ボア部の壁面の部分断面図、図３は、図１に
示した装置の円筒状ボア部の壁面の補強リブ部分の拡大
断面図である。

【００１８】この例で示した殻（成形品）は、円筒状ボ
ア部１１の長さ方向に対して直角に外側に鍔状に延在す
る取付けフランジ１６が設けられ、固定ボルト挿入穴１
７、円筒状ボア部１１の外周面であって長さ方向の適所
に外側に延在する軸受け用ボス１４が設けられ、バタフ
ライ弁１２の軸１３を軸受け用ボス１４に遊嵌させる。
円筒状ボア部１１の外周面であって軸受け用ボスが設け
らた幅部分に、２本の補強リブ１５が鉢巻き状に形成さ
れている。補強リブ１５の幅（Ｗ）は筒状ボア部の通常
の肉厚（Ｔ）より小さくされている。取付けフランジ１
６部分には、ストッパー（閉）１８、ストッパー（開）
１９、スプリング取付座２０が設けられている。

【００１９】ガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイ
ド（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製、商
品名：ノバップス７７０Ｆ１Ｘ２）を原料樹脂とし、射
出成形機（東芝機械社製、型式：ＩＳ１５０）によっ
て、全体の高さ８０mm、円筒状ボア部の高さ７０mm、円
筒状ボア部の外径６５mm、内径６０mm、取付けフランジ
の大きさが９０mm×９０mm×１０mmの殻（成形品）を製
造した。得られた殻を、常温で２４時間放置した後、図
２のＡ部分で真円度を、東京精密社製のロンコムＩＤ−
４４で測定した結果は、９０μｍであった。

【００２０】［実施例２］図４ないし図５は、本発明に
係る内燃機関の吸入空気制御装置用の殻の他の例を示し
ている。図４は、吸入空気制御装置用の殻の他の例の部
分断面図であり、図５は、図４に示した円筒状ボア部の
肉厚とされた鉢巻き状部分の拡大断面図である。この例
で示した殻（成形品）は、円筒状ボア部４１の外周面で
あって軸受け用ボス４４が設けらた幅部分に、肉厚とさ
れた部分４５が鉢巻き状に形成されている。肉厚とされ
た部分４５の厚さ（ｔ）は、筒状ボア部の通常の肉厚
（Ｔ）の１．１〜５．０の範囲とされている。円筒状ボ
ア部４１の長さ方向に対して直角に外側に鍔状に延在す
る取付けフランジ４６が設けられている。

【００２１】実施例１におけると同様の手順で射出成形
法によって、全体の高さ８０mm、円筒状ボア部の高さ７
０mm、円筒状ボア部の外径６５mm、内径６０mm、取付け
フランジの大きさが９０mm×９０mm×１５mmの殻を製造
した。得られた殻を、常温で２４時間放置した後、図２
のＡ部分で真円度を、東京精密社製のロンコムＩＤ−４
４で測定した結果は、９０μｍであった。

【００２２】［実施例３］図６ないし図８は、本発明に
係る内燃機関の吸入空気制御装置のさらに他の例を示し
ている。図６は、吸入空気制御装置用の殻の斜視図であ
り、図７は、図６に示した殻の部分断面図であり、図８
は、図６に示した円筒状ボア部の肉厚とされた鉢巻き状
部分の拡大断面図である。円筒状ボア部６１の外周面で
あって軸受け用ボス６４が設けらた幅部分に、肉厚とさ
れた部分６５が鉢巻き状に形成されており、かつ、この
肉厚とされた部分６５の両端部に補強リブ６５´が形成
されている。肉厚とされた部分６５の厚さ（ｔ）は、筒
状ボア部の通常の肉厚（Ｔ）の１．１〜５．０の範囲と
されており、補強リブ６５´の幅（Ｗ）は筒状ボア部の
通常の肉厚（Ｔ）より小さくされている。取付けフラン
ジ６６部分には、固定ボルト挿入穴６７、ストッパー
（閉）６８、ストッパー（開）６９、スプリング取付座
７０が設けられている。

【００２３】実施例１におけると同様の手順で射出成形
法によって、全体の高さ８０mm、円筒状ボア部の高さ７
０mm、円筒状ボア部の外径６５mm、内径６０mm、取付け
フランジの大きさが９０mm×９０mm×１５mmの殻を製造
した。得られた殻を、常温で２４時間放置した後、図２
のＡ部分で真円度を、東京精密社製のロンコムＩＤ−４
４で測定した結果は、８０μｍであった。

【００２４】［比較例］図９は、従来の内燃機関の吸入
空気制御装置用の殻の一例の斜視図である。この例で
は、軸受け用ボス９４が設けらた部分に沿って肉厚とさ
れた部分が鉢巻き状に形成されていない。実施例１にお
けると同様の手順で射出成形法によって、全体の高さ８
０mm、円筒状ボア部の高さ７０mm、円筒状ボア部の外径
６５mm、内径６０mm、取付けフランジの大きさが９０mm
×９０mm×１５mmの殻を製造した。得られた殻を、常温
で２４時間放置した後、図２のＡ部分で真円度を、東京
精密社製のロンコムＩＤ−４４で測定した結果は、１５
０μｍであった。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上詳細に説明した通りであ
り、次の様な特別に有利な効果を奏し、その産業上の利
用価値は極めて大である。 １．本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置は、殻
（ハウジング）を樹脂材料によって構成しているので射
出成形法で大量製造が可能で、しかも従来の金属材料製
の殻を製造する際に行っていた機械仕上げの後加工が不
要であるので、製造工程の削減・簡素化を図ることがで
きて工業的に極めて有利である。 ２．本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置は、その
殻を構成する円形状ボア部の口径を他の部分の径よりも
小さく絞り込むことなく、円形状ボア部の真円度の向上
が可能となるので、絞り込みによる吸気量の低減が防止
できるので、吸入空気性能が優れている。 ３．本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置は、その
殻を樹脂材料によって構成することにより軽量化が図れ
るばかりでなく、樹脂材料の熱伝導率が金属材料のそれ
に比較して著しく小さいので、バタフライ弁近傍の流速
が高まったときに生じるアイシングの防止にも極めて有
効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置用
の殻の一例の正面図である。

【図２】 図１に示した装置の円筒状ボア部の壁面の部
分断面図である。

【図３】 図１に示した円筒状ボア部の壁面の部分補強
リブの拡大断面図である。

【図４】 本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置用
の殻の他の例の部分断面図である。

【図５】 図４に示した円筒状ボア部の肉厚とされた鉢
巻き状部分の拡大断面図である。

【図６】 本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置用
の殻の他の例の斜視図である。

【図７】 図６に示した円筒状ボア部の壁面の部分断面
図である。

【図８】 図６に示した円筒状ボア部の肉厚とされた鉢
巻き状部分の拡大断面図である。

【図９】 従来の内燃機関の吸入空気制御装置用の殻の
一例の斜視図である。

【符号の説明】

１、４１、６１、９１：円筒状ボア部 １２：バタフライ弁 １３：シャフト １４、４４、６４、９４：軸受けボス部 １５、６５´：補強リブ １６、４６、６６、９２：フランジ １７、６７、９３：固定ボルト穴 １８、９５：ストッパー（閉） １９、９６：ストッパー（開） ２０、９７：スプリング取付座

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年７月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図９

【補正方法】追加

【補正内容】

【図９】

フロントページの続き (72)発明者 田原 久志 神奈川県平塚市東八幡５丁目６番２号 三 菱エンジニアリングプラスチックス株式会 社技術センター内 (72)発明者 栗原 康晴 神奈川県平塚市東八幡５丁目６番２号 三 菱エンジニアリングプラスチックス株式会 社技術センター内 (72)発明者 道家 勝治 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 江口 薫 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気流のための誘導通路を形成する円筒
   状ボア部とフランジ部とよりなる殻と、この殻の円筒状
   ボア部内部に設けられた軸受け用ボスに軸支され、吸気
   量を制御するバタフライ弁とで構成された内燃機関の吸
   入空気制御装置において、前記殻を樹脂材料によって構
   成し、この殻の円筒状ボア部の外周面であって軸受け用
   ボスが設けらた幅部分に、肉厚とされた鉢巻き状部分が
   形成されてなることを特徴とする、内燃機関の吸入空気
   制御装置。
2. 【請求項２】 円筒状ボア部の肉厚とされた鉢巻き状部
   分が、円筒状ボア部の通常の肉厚（Ｔ）の以下の幅
   （ｗ）の補強リブを一本以上形成したものである、請求
   項１に記載の内燃機関の吸入空気制御装置。
3. 【請求項３】 円筒状ボア部の厚肉とされた鉢巻き状部
   分が、円筒状ボア部の通常の肉厚（Ｔ）の１．１〜５．
   ０倍の肉厚（ｔ）とされたものである、請求項１に記載
   の内燃機関の吸入空気制御装置。
4. 【請求項４】 円筒状ボア部の厚肉とされた鉢巻き状部
   分が、円筒状ボア部の通常の肉厚（Ｔ）の１．１〜５．
   ０倍の肉厚（ｔ）とされてなり、かつ、円筒状ボア部の
   通常の肉厚（Ｔ）の以下の幅（ｗ）の補強リブが一本以
   上形成されたものである、請求項１に記載の内燃機関の
   吸入空気制御装置。